Fisica Applicata 2010/2011

PROGRAMMA: I PARTE - I SEMESTRE (CFU: 3,5)

Il metodo sperimentale. Le leggi fisiche. Grandezze fisiche e loro misura. Dimensioni. Unità di misura. Grandezze scalari e grandezze vettoriali. Elementi di calcolo vettoriale. Cifre significative. Fondamenti di meccanica. Sistemi di riferimento. Descrizione del moto traslatorio e moto rotatorio. Forze e leggi della dinamica. Forza di gravità e Peso, Forza normale, Forze di attrito. Forze elastiche. Vincoli e reazioni vincolari. Corpi estesi. Baricentro. Rotazioni e momento delle forze. Equilibrio e stabilità. Lavoro, energia e potenza. Energia potenziale ed energia cinetica. Relazioni tra lavoro ed energia. Formulazione generale del principio di conservazione dell' energia e conservazione della energia meccanica. Biomeccanica della masticazione. Elasticità. Deformazioni elastica e plastica. Concetto di sforzo. Diagramma sforzodeformazione. Moduli di elasticità. Trazione, compressione, flessione, torsione. Elasticità dei materiali biologici (ossa, tendini, vasi sanguigni). Membrane elastiche. Tensione di parete. Legge di Laplace. Fondamenti di meccanica dei liquidi. Pressione in un liquido. Legge di Pascal. Legge di Stevino. Pressione idrostatica. Forza di Archimede. Pressione assoluta. Pressione manometrica. Manometri. Flusso di liquido in un condotto. Equazione di continuità. Teorema di Bernoulli e sue applicazioni al sistema circolatorio. Liquidi reali e viscosità. Proprietà reologiche del sangue. Moto laminare e legge di Poiseuille. Regime turbolento e numero di Reynolds. Resistenza idraulica. Perdita di carico. Relazioni tra gradienti di pressione e velocità. Forze di coesione nei liquidi. Tensione superficiale. Capillarità. Liquidi tensioattivi. La fisica degli alveoli. Fondamenti di calorimetria e termodinamica. Temperatura. Calore. Scambi di calore. Calore specifico e capacità termica. Meccanismi di trasmissione del calore. Irraggiamento termico e termografia. Sistemi termodinamici e loro trasformazioni. Gas perfetti (richiami). Equivalenza tra calore e lavoro. I Principio della termodinamica. Energia interna. II Principio della termodinamica ed entropia (cenni). L'uomo e l'ambiente: scambi termici e termoregolazione. Equilibrio energetico. Fenomeni ondulatori. Proprietà comuni a tutti i fenomeni ondulatori. Tipi di onde. Onde piane, sferiche. Lunghezza d’onda, frequenza e velocità di un’onda. Equazione dell’onda. Sovrapposizione delle onde. Teorema di Fourier. Energia associata ai fenomeni ondulatori. Propagazione di un'onda. Riflessione, rifrazione e riflessione totale. Interferenza. Onde stazionarie e risonanza. Natura e proprietà delle onde sonore. Caratteri distintivi dei suoni. Intensità delle onde sonore. Scala decibel. Basi fisiche della percezione dei suoni. Propagazione delle onde sonore. Impedenza acustica. Effetto Doppler. Onde d’urto. Sorgenti sonore. Ultrasuoni e loro applicazioni in medicina e odontoiatria. Cenni sugli effetti biologici degli ultrasuoni.

II PARTE – II SEMESTRE (CFU: 2)

Elettricità e Magnetismo. Fenomeni elettrici. Carica elettrica e forza di Coulomb. Il campo elettrico e il potenziale elettrico. Distribuzioni di cariche elettriche: dipolo elettrico e strato dipolare. La capacità elettrica. Il condensatore. La corrente elettrica e le leggi di Ohm. Generatori, utilizzatori e circuiti elettrici. Effetto termico della corrente. Carica e scarica di un condensatore. Bioelettricità. Il campo magnetico e sue principali caratterisiche. La forza di Lorentz. Momenti magnetici e proprietà magnetiche della materia. Flusso di campo magnetico e induzione elettromagnetica. Le onde elettromagnetiche. Spettro elettromagnetico. Onde luminose. Propagazione della luce. Intensità luminosa e fotometria. Elementi di ottica geometrica. Cenni di ottica ondulatoria: interferenza, diffrazione, dispersione, polarizzazione della luce. Radiazioni elettromagnetiche non ionizzanti: microonde, radiazione infrarossa, raggi ultravioletti. Principi fisici della tecniche di immagine che usano radiazioni non ionizzanti: Risonanza Magnetica Nucleare. Le Radiazioni in Medicina. Elementi di fisica atomica. Emissione ed assorbimento atomico e molecolare. Fosforescenza e fluorescenza, effetto fotoelettrico. Emissione stimolata e Laser. Raggi X: Meccanismi di emissione dei raggi X e loro proprietà. Legge di attenuazione. Interazione dei raggi X con la materia. Tubi radiogeni e generatori lineari di elettroni. L’immagine radiologica. Elementi di fisica nucleare: la struttura del nucleo atomico, forze nucleari. - Radioattività naturale. Radiazioni alfa, beta, gamma. - Legge del decadimento radioattivo. Radiazioni ionizzanti. Interazione con la materia vivente. Cenni di Dosimetria.

TESTI CONSIGLIATI

GIANCOLI. “Fisica” Casa Editrice Ambrosiana SERWAY & JEWETT. “Principi di Fisica”. Ed. EdiSES F. BORSA & D. SCANNICCHIO. “FISICA con applicazioni in biologia e medicina”. Ed. Unicopli J.W.KANE e M.M.STERNHEIM. “Fisica Biomedica”, volumi 1 e 2, EMSI, Roma CUTNELL J.D.: “Fisica”. Ed. Zanichelli N.B. Il libro di testo consigliato e` soltanto un riferimento. Lo studente puo` scegliere liberamente il libro o i libri dove studiare e approfondire gli argomenti trattati a lezione ed elencati nel programma. Indicazioni piu` dettagliate saranno fornite agli studenti all’inizio del corso.